m20_gamepad/AGENTS.md

AGENTS.md — m20_gamepad

项目概述

山猫 M20 四足机器人手柄控制 Android App。功能：

• 通过 UDP + JSON 协议（见 proto.md）控制机器人运动
• 使用虚拟摇杆（集成自 controlwear/virtual-joystick-android）
• 拉取 RTSP 视频流作为底层显示
• 设置界面：配置机器人 IP/端口、RTSP 地址、视频编码器选项，持久化保存

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架构与包结构

com.example.m20_gamepad/
├── MainActivity.kt              # 入口 Activity，管理导航（主界面 ↔ 设置界面）
├── M20App.kt                    # Application 子类，初始化 DataStore
├── navigation/
│   └── NavRoutes.kt             # 导航路由定义
├── ui/
│   ├── theme/                   # Compose 主题（已有）
│   ├── MainScreen.kt            # 主界面：视频层 + 摇杆覆盖层
│   ├── SettingsScreen.kt        # 设置界面：配置机器人 IP/端口、RTSP 地址、编码器
│   ├── JoystickSurface.kt       # Compose 对 JoystickView 的包装
│   └── components/              # 其他 UI 组件（状态指示器、按钮等）
├── network/
│   ├── ProtocolClient.kt        # UDP 客户端：收发、心跳、线程管理
│   ├── PacketEncoder.kt         # 16 字节 Header 封包 + JSON 序列化
│   ├── PacketDecoder.kt         # 16 字节 Header 解包 + JSON 反序列化
│   └── models/
│       ├── Header.kt            # 16 字节报文头（小端 LE）
│       ├── ApduMessage.kt       # 完整 APDU = Header + ASDU(JSON)
│       ├── ControlCommands.kt   # 上行指令结构（心跳、轴指令、步态切换等）
│       └── StatusReports.kt     # 下行状态结构（基础状态、运控状态、设备状态等）
├── service/
│   ├── RobotConnection.kt       # 连接状态机管理（连接/订阅/心跳/断线判定）
│   └── JoystickController.kt    # 摇杆输入 → 协议指令映射
├── video/
│   └── RtspSurfaceView.kt       # RTSP 视频流播放（SurfaceView 层）
├── data/
│   ├── SettingsRepository.kt    # 设置项读写（DataStore 封装）
│   └── AppSettings.kt           # 配置数据类定义 + 默认值

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协议要点（详见 proto.md）

• 传输: UDP, 目标 10.21.31.103:30000
• 报文: 16 字节 Header（小端）+ JSON ASDU
• Header 结构: Sync(0xEB 91 EB 90) | Length(u16 LE) | MsgId(u16 LE) | Format(0x01) | Reserved(7字节)
• ASDU 固定外层: {"PatrolDevice": {"Type": int, "Command": int, "Time": "YYYY-MM-DD HH:mm:ss", "Items": {}}}
• 关键指令:
  • 心跳: Type=100, Cmd=100, ≥1 Hz
  • 轴指令: Type=2, Cmd=21, Items: {X,Y,Z,Roll,Pitch,Yaw}, [-1,1], ≥20 Hz
  • 速度指令: Type=2, Cmd=25, Items: {X,Y,Z,Roll,Pitch,Yaw}, 物理单位, ≥10 Hz
  • 运动状态转换: Type=2, Cmd=22, Items: {MotionParam}
  • 步态切换: Type=2, Cmd=23, Items: {GaitParam}
  • 使用模式切换: Type=1101, Cmd=5, Items: {Mode}
• 状态上报: 上行响应含 ErrorCode/ErrorMessage; 主动订阅制（Type=1002, Cmd=3/4/5/6）

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虚拟摇杆集成

使用 Compose 原生摇杆库 com.erz.joysticklibrary（来自 erz05/JoyStick），以本地模块方式引入（joysticklibrary/）。

关键 API

Joystick Compose 可组合项：

Joystick(
    type = JoystickType.EIGHT_AXIS,
    onMove = { angle: Double, power: Double, direction: JoystickDirection ->
        // angle: 弧度，atan2 范围 [-PI, PI]
        // power: 0.0 ~ 100.0
        // direction: 方向枚举
    },
    onTap = { /* 单击 */ },
    onDoubleTap = { /* 双击 */ }
)

角度 → 轴映射

摇杆角度/强度映射到机器人 X/Y/Yaw 轴指令：

• 角度 0° = 正右 → Yaw 负方向
• 角度 90° = 正上 → X 正方向（前进）
• 角度 180° = 正左 → Yaw 正方向
• 角度 270° = 正下 → X 负方向（后退）
• 强度百分比 → [-1, 1] 比例值

映射公式（从左摇杆角度/强度到 X/Y）:

val x = power / 100.0 * cos(angle)   // 垂直分量
val y = power / 100.0 * sin(angle)   // 水平分量

右摇杆控制 Yaw（偏航角速度）。

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RTSP 视频流

使用 MediaPlayer + SurfaceView 或 ExoPlayer 拉取 RTSP 流。视频层作为 UI 最底层背景，摇杆等控件覆盖其上（半透明）。

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设置界面

配置项

配置项	类型	默认值	说明
robot_host	String	10.21.31.103	机器人 IP 地址
robot_port	Int	30000	机器人 UDP 端口
rtsp_url	String	rtsp://10.21.31.103:554/stream	RTSP 视频流地址
video_codec	Enum	AUTO	AUTO / FORCE_HW / FORCE_SW_H264 / FORCE_SW_H265
video_resize_mode	Enum	ZOOM	FIT / ZOOM / FILL

持久化

使用 Jetpack DataStore Preferences 存储，通过 SettingsRepository 封装：

• 写入后立即生效，下次启动自动恢复
• 暴露 Flow<AppSettings> 供 UI 层观察
• 修改设置后断开当前连接，下次连接时使用新参数

导航

主界面设设置按钮（齿轮图标），点击跳转设置界面。设置界面返回主界面时，若连接参数变更则自动断开旧连接。

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构建与运行

注意：项目源码位于 Windows 目录下，通过 WSL 访问和编辑。WSL 环境中没有 Android SDK / Gradle，无法直接运行构建命令。如需构建或安装，请在 Windows 端的 Android Studio 或终端中执行。

# 在项目根目录（Windows 端）
gradlew assembleDebug

# 安装到设备（Windows 端）
gradlew installDebug

依赖

• 虚拟摇杆库：本地模块 joysticklibrary/（Compose 原生，Kotlin DSL）
• JSON 序列化：kotlinx-serialization-json:1.7.3
• RTSP 播放：androidx.media3:media3-exoplayer-rtsp:1.5.1
• 持久化：androidx.datastore:datastore-preferences:1.1.3
• 导航：androidx.navigation:navigation-compose:2.8.6

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编码规范

• 语言: Kotlin，使用 Jetpack Compose 构建 UI
• 协程: 网络 I/O 使用 kotlinx.coroutines，避免裸线程
• UDP: 使用 java.net.DatagramSocket，绑定本地随机端口
• 状态管理: 使用 StateFlow 暴露连接状态、机器人状态
• 生命周期: 网络连接生命周期绑定到 Activity/Service，前台时活跃
• MsgId: 从 0 递增 u16，循环回绕
• 断线判定: 收到首个有效数据包前为 CONNECTING（5 秒无数据 → TIMEOUT）；CONNECTED 后 3 秒无任何 UDP 包 → TIMEOUT

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已完成 / 待办

已完成

• Gradle 配置：版本目录、摇杆本地模块、全部依赖
• 协议层：Header.kt（16 字节小端编解码）
• 协议层：ApduMessage.kt（Header + ASDU 封装）
• 协议层：ControlCommands.kt（全部指令构建函数 + 常量）
• 协议层：StatusReports.kt（全部状态上报数据类 + JSON 解析器）
• 协议层：PacketEncoder.kt（MsgId 管理 + APDU 编码）
• 协议层：PacketDecoder.kt（APDU 解码 + 缓冲区搜索）
• 网络层：ProtocolClient.kt（UDP socket、心跳 1Hz、指令发送通道、接收循环、断线检测 3s、订阅触发）
• 摇杆映射：JoystickController.kt（angle/power -> X/Y/Yaw）
• 状态管理：MainViewModel.kt（ProtocolClient 生命周期、20Hz 轴指令循环、状态收集）
• 视频播放：RtspVideoPlayer.kt（Media3 ExoPlayer RTSP，Composable 包装）
• 主界面：MainScreen.kt（视频背景 + 双摇杆 + 状态栏 + 控制按钮）
• 入口：MainActivity.kt + INTERNET 权限
• 持久化层：AppSettings.kt（配置数据类 + 默认值 + 校验）、SettingsRepository.kt（DataStore Preferences 封装，settings: Flow<AppSettings> + 单项 setter + setAll()）、M20App.kt（Application 子类，进程级 settingsRepository 单例）
• 设置界面 UI：SettingsScreen.kt（主机/端口/RTSP 输入 + 编码器 ExposedDropdownMenu，保存按钮调用 setAll 后回调 onSaved）
• 导航框架：NavRoutes.kt（MAIN/SETTINGS 路由常量）、MainActivity.kt 改写为 AppNavGraph()（NavHost，startDestination=MAIN，主界面齿轮按钮跳转设置，返回/保存后 popBackStack 到 MAIN）
• 连接参数从设置读取：MainViewModel 构造注入 SettingsRepository，settings: StateFlow<AppSettings>（stateIn(Eagerly)），connect() 读取 settings.value 的 host/port；init {} 监听 host/port 变化（distinctUntilChanged）后断开当前连接，下次连接使用新参数（符合“修改设置后断开当前连接”约束）。移除 DEFAULT_HOST/DEFAULT_PORT/DEFAULT_RTSP_URL 硬编码
• 连接状态机：RobotConnection.kt（连接状态流转校验 isValidConnectionTransition，运动状态机 requestMotionTransition 按 proto.md 2.3 正向流程 空闲->站立->RL控制 校验；canSwitchGait/canSendAxisCommand 仅 RL 控制下放行；MotionTransitionResult 枚举反馈）。MainViewModel 经状态机校验后下发指令，轴指令循环非 RL 控制时发零速度
• 状态上报 UI 展示：StatusPanel.kt（异常列表+错误码映射 ErrorCodes.kt、运控状态 Roll/Pitch/Yaw/速度/高度、设备温度电机/驱动器最高温、电池左右电压/电量/温度），顶部状态栏 Info 按钮触发底部弹出面板；指令失败/状态机拒绝通过 Snackbar 反馈
• 更多控制按钮：Mode（常规/导航/辅助）、步态（基础/楼梯/平地敏捷/楼梯敏捷）、照明（前/后灯开/关）、充电（开始/结束）、休眠（休眠/唤醒）。底部控制区可纵向滚动，点击"更多"展开全部控制选项
• RTSP 解码器策略实现：VideoCodec 枚举含 AUTO/FORCE_HW/FORCE_SW_H264/FORCE_SW_H265；toMediaCodecSelector() 映射到对应 MediaCodecSelector；DefaultLoadControl 最小缓冲（100ms起播，总缓冲<500ms，无回退缓存，时间优先于大小阈值）；FORCE_HW 模式对所有 MIME 仅保留硬件加速解码器
• 摇杆尺寸增大：左右摇杆从 140dp 增大到 180dp，提升操控精度
• 视频缩放模式：VideoResizeMode 枚举（FIT/ZOOM/FILL），设置界面新增"视频缩放模式"下拉选项，持久化保存，实时生效
• 状态机修复：趴下状态下允许切换站立状态（机器人站立后自动进入 RL 控制，无需 App 下发）
• UI 布局：增加 bg1.png 作为底图，无视频流时显示（视频流播放时覆盖底图）
• UI 布局：开关灯合并为前灯/后灯两个按键，通过颜色（琥珀色=开/暗色=关）表示置位状态，配合机器人回报状态同步
• 状态栏：ICMP 延迟测量 + WiFi 信号强度图标显示，放置于连接状态文字右侧，延迟独立于连接生命周期
• UI 布局：StatusBar 背景延伸到屏幕顶端，视觉吸附优化（Box + Row 双层结构，背景填满状态栏区域）
• UI 布局：连接按钮合并到顶部 StatusBar 的 ConnectionIndicator，删除底部独立连接按钮
• UI 布局：ConnectionIndicator 改为按钮形态（Surface + 圆角边框），仅指示器区域可点击切换连接
• UI 布局：隐藏系统状态栏（WindowInsetsControllerCompat），压缩自定义 StatusBar 高度，扩展可视区域
• UI 布局：功能按钮均布在四周——左上角模式选择+步态切换+起立/趴下，右上角灯光+休眠+充电，充分利用屏幕空间，优化单手操作体验
• UI 布局：起立/趴下合并为切换按钮（琥珀色=站立时显示"趴下"，暗色=非站立时显示"起立"），移至左上角 StatusBar 下方
• UI 布局：模式选择器（常规/导航/辅助，3个互斥按钮，无缝隙，底色显示当前模式）移至左上角，位于起立/趴上方
• UI 布局：步态切换（基础/楼梯/平地敏捷/楼梯敏捷，4个互斥按钮，无缝隙）移至模式选择器下方，始终显示，仅普通模式+RL控制时可点击
• UI 布局：照明/休眠/充电移至右上角，紧凑排列（前灯后灯无缝隙一行，休眠/唤醒切换，充电/充电中切换）
• UI 布局：底部控制区移除"更多"展开区域，仅保留左右摇杆
• UI 布局：所有功能按钮统一使用平行四边形形状（左侧按钮斜边左下→右上，右侧按钮斜边左上→右下）
• UI 布局：所有控制按钮在未连接时灰色不可点击
• 连接状态准确性修复：ProtocolClient 收到首个有效数据包后才标记 CONNECTED，不再 socket 创建后立即标记；CONNECTING 状态 5 秒无响应自动超时回退 TIMEOUT
• 连接按钮交互优化：CONNECTING 状态下点击连接按钮仅断开回到 DISCONNECTED，不再自动重连，由用户手动再次点击发起重试
• 状态机补充：RobotConnection 允许 CONNECTING → TIMEOUT 合法转换
• 心跳启动时机修复：ProtocolClient.connect() 立即启动心跳线程，不再等待首次收到数据包后才启动；心跳在 CONNECTING 和 CONNECTED 状态下均正常运行

待办

• 视频进一步延迟优化：探索更激进的低延迟策略（如降低帧率、缩小分辨率、调整 ExoPlayer 缓冲策略等）